4E - Polovodičový PN přechod a diody

PN přechod je rozhraní mezi polovodiči s nevlastní vodivostí typu P a N. Polovodič typu N se vytvoří pomocí příměsí, které dodají elektron, pro čtyřmocné polovodičové prvky (Si, Ge) se používají pětimocné prvky. Pro typ P jsou to příměsi, kterým elektron chybí (pro Si jsou to třímocné prvky). V místě styku vznikne oblast bez náboje, protože elektrony z N vrstvy zapadne do děr v P vrstvě. 

Obrázek 1: PN přechod

Když se polovodič opatří elektrodami, může být na ně přivedeno elektrické napětí. První možné zapojení je takové, že kladný pól zdroje je připojen na elektrodu u vrstvy P, záporný pól je připojen na vrstvu N. Elektrické napětí vytváří pole, které odsává nosiče náboje z opačných stran, tedy elektrony z N vrstvy prochází přes přechod a tečou k elektrodě. Opačně díry, reálný pohyb děr je jiný, funguje tak, že díru zaplní elektron, místo kde elektron byl se vytvoří nová díra —► díra se přesunula. Jedná se o složitý děj, proto pohyblivost děr je nižší než elektronů. 

Obrázek 2: PN přechod polarizován propustně

V opačném připojení elektrod na zdroj, jsou náboje přitahovány k elektrodám ve stejné vrstvě, tím se zvětšuje oblast bez náboje.

Obrázek 3: PN přechod polarizován závěrně

PN přechod je základní element diod, bipolárních tranzistorů, některých unipolárních tranzistorů, ale také tyristorů apod.

Polovodičová dioda

Jedná se o součástku s jedním PN přechodem.

Druhy diod:

• usměrňovací,
• detekční,
• stabilizační (Zenerova a lavinová),
• tunelové,
• kapacitní.

Usměrňovací dioda

Jedná se o diodu, která je dimenzovaná na velké proudy, její úbytek napětí se pohybuje kolem 1 V, maximální závěrné napětí je ve stovkách až tisících voltech. Většinou se rozlišují podle výkonu, rychlosti komutace a technologie.

Detekční dioda

Tyto diody slouží jako detektory, jedná se o rychlé diody s malým úbytkem napětí, jejich maximální závěrné napětí je v řádech desítek voltů. Rozlišují se většinou podle technologie:

• křemíkové (plošné, slitinové),
• germaniové hrotové - usměrňující přechod je tvořen přechodem polovodič-kov,
• Schottkyho diody - zlepšená technologie hrotových diod s Si polovodičem. 

Stabilizační dioda

Jedná se o diody, u kterých v závěrné oblasti dochází k nedestruktivnímu průrazu. Zenerovy diody jsou do 6 V. Lavinové mají průrazné napětí větší. Liší se i teplotním součinitelem, Zenerovy diody mají kladný, lavinové mají záporný. Používají se v závěrné oblasti VA charakteristiky (III. kvadrant).

Tunelová dioda

Speciální dioda, která má v určité oblasti VA charakteristiky záporný diferenciální odpor. 

Kapacitní dioda

Jinak varikap, jak je na obr. 3. Oblast bez náboje, je velmi dobrý izolant (dielektrikum), které lze použít pro vytvoření kondenzátoru. Zvětšením napětí vzroste velikost této oblasti a klesne celková kapacita a naopak. Tím je vytvořen kondenzátor, který je laděn napětí. Dnes použití při ladění radií, televizí, nebo jiných filtrech. 

Přidal Vojtěch Šotola. Naposledy upravil Vojtěch Šotola dne 2021-11-20 09:13:29.